- عنوان کتاب: Parity-Time Symmetric Wireless Power Transfer
- نویسنده: Bo Zhang, Xujian Shu, Lihao Wu
- حوزه: پاور
- سال انتشار: 2025
- تعداد صفحه: 309
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 9.57 مگابایت
فناوری انتقال توان بیسیم (WPT) در سالهای اخیر به یک کانون تحقیقاتی در داخل و خارج از کشور تبدیل شده است، نیازی به سیم یا سایر تماسهای فیزیکی ندارد، مستقیماً انرژی الکتریکی را به امواج الکترومغناطیسی، امواج نوری، امواج صوتی و سایر اشکال انرژی تبدیل میکند و انرژی را از منبع تغذیه به بار از طریق فضا منتقل میکند که مزایای قابل توجهی مانند ایمنی، راحتی و هوشمندی آسان دارد و چشمانداز صنعتی شدن آن بسیار امیدوارکننده است. با این حال، شارژ بیسیم برای دستگاههای الکتریکی در برابر تغییر شرایط کوپلینگ، چالش بزرگی را برای استحکام سیستمهای WPT ایجاد میکند. ثابت شده است که یک سیستم انتقال توان بیسیم کوپل شده با میدان مغناطیسی قوی (MC-WPT) با استفاده از یک مدار متقارن با زمان پاریته غیرخطی (PT) میتواند توان خروجی پایدار و راندمان را محقق کند. با الهام از این سیستم و تکنیک، ما یک تحقق بسیار کارآمد از مدار متقارن با زمان پاریته غیرخطی را پیشنهاد کردیم و آن را در پلتفرم شارژ بیسیم پهپاد در حال پرواز به کار بردیم و به اولین کاربرد سیستم MC-WPT متقارن با زمان پاریته دست یافتیم. علاوه بر این، ما توان کنترلشده ثابت، ولتاژ ثابت، جریان ثابت و غیره را در سیستم MC-WPT متقارن با PT محقق کردهایم و آن را به کاربرد چند بار و چند رله-سیمپیچ تعمیم دادهایم. در همین حال، ما تکنیکهای متنوعی را برای بهبود عملکرد سیستمهای WPT متقارن با PT ارائه کردهایم. مهمتر از آن، ما برای اولین بار تقارن PT را در سیستم انتقال توان بیسیم کوپل شده با میدان الکتریکی (EC-WPT) و سیستم انتقال توان بیسیم هیبریدی کوپل شده با میدان الکتریکی-مغناطیسی (HWPT) معرفی کردیم و چشماندازهای کاربردی سیستم WPT متقارن با PT را بیشتر گسترش دادیم. این مونوگراف شامل یازده فصل است. فصل 1 عمدتاً به شرح توسعه، وضعیت تحقیق و مشکلات موجود فناوری انتقال توان بیسیم میپردازد و سپس معرفی تقارن زمان-پاریتی را در سیستم انتقال توان بیسیم شرح میدهد. فصل 2 اصول اساسی تقارن PT و نمایش تقارن PT در مدارها را معرفی میکند و مدارهای RLC کوپل شده با تقارن PT و روش تحقق مقاومت منفی را بیان میکند. فصل 3 عمدتاً بر سیستم MC-WPT متقارن با PT تمرکز دارد، ساختار اساسی سیستم را معرفی میکند، مدل سیستم را ایجاد میکند و ویژگیهای سیستم را تجزیه و تحلیل میکند. فصل 4 سیستم MC-WPT متقارن با PT را با توان خروجی ثابت در برابر تغییر فاصله و عدم همترازی، شامل ساختار سیستم، تجزیه و تحلیل مشخصهها، استراتژی کنترل، طراحی و تأیید سیستم معرفی میکند. فصل 5 سیستم MC-WPT متقارن با PT را با توان قابل کنترل ثابت در برابر تغییر فاصله و عدم همترازی، شامل مدلسازی سیستم و تجزیه و تحلیل مشخصهها، کنترل و پیادهسازی، طراحی و تأیید سیستم معرفی میکند. فصل 6 سیستم MC-WPT متقارن با PT را با ولتاژ ثابت (CV) و جریان ثابت (CC)، شامل ساختار سیستم و تجزیه و تحلیل مشخصهها، کنترل و پیادهسازی، طراحی و تأیید سیستم معرفی میکند. فصل 7 بر کاربردهای چندباره تمرکز دارد، ساختار سیستم و ویژگیهای سیستمهای MC-WPT متقارن با PT چندباره را تجزیه و تحلیل میکند و طراحی و پیادهسازی سیستم را ارائه میدهد. فصل ۸ به سیستم MC-WPT متقارن با سیمپیچهای رله اختصاص داده شده است و شرایط متقارن با PT، فرکانس کاری، توان خروجی و راندمان انتقال سیستم چند سیمپیچ رلهای را تجزیه و تحلیل میکند. فصل ۹ چندین تکنیک برای بهبود عملکرد سیستم WPT متقارن با PT، مانند بهبود فاصله انتقال، کاهش فرکانس سوئیچینگ و تلفات سوئیچینگ، WPT متقارن با PT سه فاز و WPT متقارن با PT شبه PT را معرفی میکند. فصل ۱۰ سیستم متقارن با PT را به سیستم EC-WPT متقارن با PT تعمیم میدهد، ساختار، مدلسازی و ویژگیهای سیستم EC-WPT متقارن با PT را تجزیه و تحلیل میکند و طراحی و تأیید سیستم را ارائه میدهد. فصل ۱۱ سیستم متقارن با PT را به سیستم HWPT متقارن با PT تعمیم میدهد، ساختار سیستم، مدلسازی و ویژگیهای سیستم HWPT متقارن با PT را تجزیه و تحلیل میکند و طراحی و تأیید سیستم را ارائه میدهد. این رساله نتیجه تحقیقات ما در مورد انتقال توان بیسیم متقارن-زمان-پاریتی است، امیدواریم که برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و محققان بیشتری که در حوزه مهندسی برق مشغول به مطالعه سیستمهای انتقال توان بیسیم متقارن-زمان-پاریتی هستند، مفید باشد.
Wireless power transfer (WPT) technology has been a research hotspot at home and abroad in recent years, it does not need wires or other physical contact, directly converts electrical energy into electromagnetic waves, light waves, sound waves, and other energy forms, and transmits energy from the power supply to the load through space, which has significant advantages such as safety, convenience and easy intelligence, and the industrialization prospect is very promising. However, wireless charging for electrical devices against the variation of coupling conditions poses a great challenge to the robustness of WPT systems. A robust magnetic-field coupled wireless power transfer (MC-WPT) system using a nonlinear parity-time (PT)-symmetric circuit is proven to realize the stable output power and efficiency. Inspired by this system and technique, we proposed a highly efficient realization of the nonlinear PT-symmetric circuit, and applied it to the drone-in-flight wireless charging platform, achieving the first application of PTsymmetric MC-WPT system. In addition, we have realized the constant controlled power, constant voltage, constant current, etc. of the PT-symmetric MC-WPT system, and extended it to the application of multi-load and multi-relay-coil. Meanwhile, we have further presented a variety of techniques for improving the performances of PT-symmetric WPT systems. More importantly, we introduced PT symmetry into the electric-field coupled wireless power transfer (EC-WPT) system and electricmagnetic coupled hybrid wireless power transfer system (HWPT) for the first time, further expanding the application prospects of the PT-symmetric WPT system. This monograph consists of eleven chapters. Chapter 1 mainly expounds the development, research status and existing problems of wireless power transfer technology, and then elaborates the introduction of parity-time symmetry into wireless power transfer system. Chapter 2 introduces the basic principles of PT symmetry and the representation of PT symmetry in circuits, and states the coupled RLC circuits with PT symmetry and the realization method of negative resistor. Chapter 3 mainly focuses on PT-symmetric MC-WPT system, introduces the basic structure of the system, establishes the system model, and analyzes the system characteristics. Chapter 4 introduces the PT-symmetric MC-WPT system with constant output power against distance variation and misalignment, including system structure, characteristic analysis, control strategy, system design and verification. Chapter 5 introduces the PT-symmetric MC-WPT system with constant controllable power against distance variation and misalignment, including system modeling and characteristic analysis, control and implementation, system design and verification. Chapter 6 introduces the PT-symmetric MC-WPT system with constant voltage (CV) and constant current (CC), including system structure and characteristic analysis, control and implementation, system design and verification. Chapter 7 focuses on multi-load applications, analyzes the system structure and characteristics of the multi-load PT-symmetric MC-WPT systems, and gives the system design and implementation. Chapter 8 is dedicated to the PT-symmetric MC-WPT system with relay coils, analyzes the PT-symmetric condition, operating frequency, output power and transfer efficiency of the multi-relay-coil system. Chapter 9 introduces several techniques for improving performances of PT-symmetric WPT system, such as improvement of transfer distance, reduction of switching frequency and switching losses, threephase PT-symmetric WPT and quasi-PT-symmetric WPT. Chapter 10 extends the PT-symmetric system to the PT-symmetric EC-WPT system, analyzes the structure, modeling and characteristics of the PT-symmetric EC-WPT system, and gives the system design and verification. Chapter 11 extends the PT-symmetric system to the PT-symmetric HWPT system, analyzes the system structure, modeling and characteristics of the PT-symmetric HWPT system, and gives the system design and verification. This monograph is the result of our research on parity-time-symmetric wireless power transfer, we hope that it is helpful for more graduate students and researchers involved in the area of electrical engineering to study parity-time-symmetric wireless power transfer systems.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:

نظرات کاربران